UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA
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UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA
FACOLTÀ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA GESTIONALE
TESI DI LAUREA TRIENNALE
IDROGENO: VALUTAZIONE ECONOMICA
DELL’INTRODUZIONE DI QUESTA RISORSA
NELLE POLITICHE ENERGETICHE
RELATORI: CH.MO PROF. MIRTO MOZZON
CH.MO PROF. RINO A. MICHELIN
LAUREANDA: BALDISSEROTTO GIULIA
ANNO ACCADEMICO 2011 - 2012
Indice
Introduzione ................................................................................................................. 4
L’idrogeno .................................................................................................................... 7
L’elemento ................................................................................................ 7
Proprietà generali...................................................................................... 8
Cenni storici .............................................................................................. 8
La produzione dell’idrogeno ........................................................................................10
2.1 Idrogeno dai combustibili fossili .........................................................................10
2.1.1 Steam Reforming ........................................................................................11
2.1.2 Ossidazione parziale di idrocarburi (POX) ...................................................13
2.1.3 Reforming Autotermico (ATR) .....................................................................14
2.1.4 Gassificazione del carbone..........................................................................14
2.1.5 Processo Kvaerner e Termocracking ...........................................................17
2.2 Idrogeno dall’acqua............................................................................................18
2.2.1 Elettrolisi......................................................................................................18
Il processo ...............................................................................................18
Elettrolisi ad alta temperatura (HTE) ........................................................19
Elettrolisi da fonti rinnovabili .....................................................................20
2.2.2 Decomposizione termochimica dell’acqua ...................................................21
2.3 Idrogeno dalle biomasse ....................................................................................22
2.3.1 Gassificazione dalle biomasse ....................................................................22
2.3.2 Pirolisi .........................................................................................................24
2.4 Metodi alternativi di produzione dell’idrogeno.....................................................25
2.4.1 Processi fotobiologici ...................................................................................25
2.4.2 Processi elettrochimici .................................................................................26
2.4.3 Ion Transport Membrane (ITM) ....................................................................26
Indice
1
2.4.4 Radiolisi.......................................................................................................27
2.5 Purificazione dell’idrogeno .................................................................................27
Stoccaggio e Distribuzione ..........................................................................................28
3.1 Tecnologie di immagazzinamento ......................................................................28
3.1.1 Idrogeno allo stato gassoso compresso.......................................................29
3.1.2 Idrogeno allo stato liquido ............................................................................29
3.1.3 Idruri metallici ..............................................................................................31
3.1.4 Idruri chimici ................................................................................................32
3.1.5 Nanostrutture di carbonio ............................................................................32
Nanotubi ..................................................................................................33
Nanofibre .................................................................................................33
3.1.6 Microsfere di cristallo ...................................................................................34
3.1.7 Altri metodi ..................................................................................................34
3.1.8 Il sistema di stoccaggio migliore ..................................................................34
3.2 Il trasporto dell’idrogeno .....................................................................................35
3.2.1 Gasdotti .......................................................................................................36
3.2.2 Trasporto su strada .....................................................................................37
3.4 La sicurezza ......................................................................................................37
Le applicazioni dell’idrogeno .......................................................................................39
4.1 Turbine a gas .....................................................................................................40
4.2 Motori endotermici .............................................................................................40
4.3 Fuel cell .............................................................................................................42
Cenni storici .............................................................................................43
Componenti base e Funzionamento.........................................................43
Caratteristiche delle celle a combustibile .................................................45
4.3.1 Fuel cell ad elettrolita alcalino (A-FC) ..........................................................47
4.3.2 Fuel cell con elettrolita a membrana polimerica a scambio protonico (PEMFC
o SPFC) ...............................................................................................................48
4.3.3 Fuel cell ad alimentazione diretta di metanolo (DM-FC) ..............................51
Indice
2
4.3.4 Fuel cell ad acido fosforico (PA-FC) ............................................................52
4.3.5 Fuel cell a carbonati fusi (MC-FC) ...............................................................53
4.3.6 Fuel cell ad ossidi solidi (SO-FC).................................................................54
Economia all’idrogeno .................................................................................................57
5.1 Cos’è l’economia all’idrogeno? ..........................................................................57
5.2 Idrogeno nel settore dei trasporti........................................................................60
5.2.1 I veicoli a Fuel Cell ......................................................................................61
5.2.2 La ricerca applicata e gli incentivi ................................................................64
5.3 L’Islanda ............................................................................................................65
5.3.1 Le condizioni ottimali dell’Islanda ................................................................66
5.3.2 L’organizzazione e il progetto ......................................................................67
5.3.3 Il sistema di ricarburazione ..........................................................................69
5.3.4 La prima stazione ad idrogeno ....................................................................71
5.3.5 I bus a fuel cell ............................................................................................72
5.3.6 I costi totali ..................................................................................................73
5.3.7 L’impatto in Islanda .....................................................................................74
5.4 Prospettive in Italia.............................................................................................75
Conclusioni .................................................................................................................78
Bibliografia .................................................................................................................80
Indice
3
Introduzione
Alcuni segnali pongono l’attenzione sulla necessità di un cambio di rotta nei sistemi
energetici mondiali. Da un lato si assiste ad un aumento della domanda energetica
dovuta soprattutto alla veloce industrializzazione di Paesi come Cina e India, dall’altro
si avvicina il giorno in cui la produzione petrolifera raggiungerà il suo picco1. Di questo
passo appare sempre più incerta la capacità del pianeta di sostenere la crescita
demografica ed economica con le proprie risorse nel rispetto dell’ambiente. La IEA
(International Energy Agency) ha stimato che nel 2010 la domanda globale di energia
primaria è tornata a crescere di un significativo 5% rispetto al 2009 e che si giungerà
ad un aumento di un terzo tra il 2010 e il 2030, nonostante che le prospettive di
crescita economica nel breve termine siano precarie. Questa fame di energia ha
portato a nuovi record di emissione di CO2 nell’atmosfera: in assenza di nuove
politiche di contrasto al cambiamento climatico e con la permanenza dell’attuale livello
di produzione di anidride carbonica si giungerebbe ad un aumento fino a 6 °C della
temperatura media globale. Per contro le riserve di petrolio, in quanto fonte energetica
non rinnovabile, sono destinate ad esaurirsi prima o poi. Secondo l’US Geological
Survey (USGS) , al momento le riserve stimate (EUR) sono pari a 3003 Gbo2.
Ipotizzando una crescita annua del fabbisogno del 2%, l’EIA (US Energy Information
Administration) prevede che la produzione mondiale di petrolio raggiungerà il picco nel
2037. Il raggiungimento del picco in tempi relativamente brevi comporterà uno
sconvolgimento del modello socio-economico attuale: il prezzo del greggio comincerà a
crescere inarrestabilmente concedendo ai paesi produttori di petrolio una posizione
dominante sia economica che politica. Inoltre la sicurezza dei rapporti commerciali con
il Medio Oriente, il principale estrattore di idrocarburi, e il Nord Africa è messa a rischio
dalle recenti rivolte sociali e dal fondamentalismo islamico. In un contesto così poco
incoraggiante, l’incidente alla centrale nucleare giapponese di Fukushima ha sollevato
dubbi sull’affidabilità delle forniture energetiche attuali. A fronte di queste
considerazioni il mondo scientifico si sta mobilitando per esplorare tutte le tecnologie
possibili alla ricerca di fonti energetiche alternative che siano rinnovabili, a basso costo
e a minor impatto ambientale. Oggi le energie rinnovabili sono limitate da costi elevati e
Introduzione
1
Il picco corrisponde al momento in cui è già stata estratta la metà delle riserve stimate di
petrolio disponibili (EUR, Estimated Ultimate Recoverable Reserve)
2
Giga barili di petrolio
4
da vincoli tecnici. Per quelle fonti che producono energia elettrica il limite è dovuto al
modello di sviluppo adottato per gli impianti, che vengono in gran parte progettati per il
collegamento diretto con la rete elettrica senza alcun sottosistema di accumulo
dell’energia. L’aggiunta di un tale sottosistema permetterebbe di assicurare una
maggiore stabilità della fornitura di potenza alla rete così da attenuare gli effetti
indesiderati dell’intermittenza casuale a cui sono soggette le fonti naturali primarie. A
questo scopo interviene l’idrogeno che avrebbe la fondamentale funzione di vettore
energetico. Grazie alla densità energetica più elevata di qualsiasi altro carburante
(Tabella 1), esso è in grado di conservare l’energia elettrica prodotta dalle fonti
rinnovabili in forma di energia chimica fino al momento del suo utilizzo.
Tabella 1. Quantità di energia ricavabile da un kg e da un litro di combustibile
L’idrogeno è l’elemento più diffuso nell’universo: costituisce il 75% della sua massa e il
90% delle sue molecole quindi costituirebbe una sorgente energetica illimitata.
L’impiego più interessante dell’idrogeno è nel settore dei trasporti: le automobili
costituiscono i principali responsabili del rilascio di anidride carbonica nell’atmosfera e
l’introduzione di un sistema di trazione a ―emissioni zero‖, cioè che non rilasci né CO
né CO2, consentirebbe l’indipendenza dal petrolio e porrebbe un freno alle emissioni di
gas-serra. A questo riguardo l’utilizzo dell’idrogeno porterebbe a compimento il
percorso di riduzione del rapporto carbonio-idrogeno, denominato
―decarbonizzazione‖, messo in atto dall’evoluzione delle fonti energetiche: dalla legna
(10C-1H), al carbone (2C-1H), al petrolio (1C-2H) e infine al gas naturale (1C-4H). Vi
sono tuttavia delle problematiche legate all’idrogeno che lo sviluppo tecnologico sta
ancora affrontando. Innanzitutto, sebbene sia l’elemento più abbondante nell’universo,
l’idrogeno si trova quasi sempre legato ad altri elementi, per cui è necessario estrarlo
dai composti utilizzando una fonte energetica esterna. Tuttavia le tecnologie che
producono e impiegano idrogeno sono ancora in fase di sperimentazione e comunque
non ancora in grado di competere con le fonti fossili. In secondo luogo, la sua
applicazione nell’autotrazione presenta alcuni ostacoli soprattutto nello stoccaggio.
Bisogna trovare un compromesso tra spazio occupato e autonomia di guida, ma anche
provvedere all’implementazione di infrastrutture integrate come serbatoi per
Introduzione
equipaggiare i veicoli, sistemi di trasporto e reti di distribuzione paragonabili a quelli dei
carburanti tradizionali. Le due metodologie di propulsione ad idrogeno espongono
5
anch’esse delle limitazioni: i motori a combustione interna sono regolati da processi
irreversibili e quindi il rendimento di conversione energetica risulta complessivamente
basso ed inoltre non sono del tutto esenti da emissioni nocive; le celle a combustibile
o fuel cell, nonostante l’elevata efficienza, devono affrontare il problema della durata
delle celle stesse, dello smaltimento del calore durante il processo e dell’abbattimento
dei costi di tale sistema. L’avvio di un’economia sostenibile basata sull’idrogeno
necessita quindi di investimenti in ricerca e sviluppo. L’obiettivo che la
sperimentazione si pone è la competitività di queste tecnologie, ottenuta abbattendo i
costi di produzione dell’idrogeno e delle tecnologie che lo utilizzano, e
contemporaneamente l’accrescimento dell’efficienza di produzione e della vita utile
degli impianti. Raggiungendo questi traguardi, predisponendo un piano di collocazione
delle infrastrutture e sviluppando degli standard internazionali, sarà possibile sostituire
completamente l’idrogeno ai combustibili fossili.
Introduzione
6
L’idrogeno
Tabella 2. Dati chimico-fisici dell'idrogeno
L’elemento
L’idrogeno è il primo elemento chimico della tavola periodica, ha come simbolo H e
numero atomico Z=1. Allo stato elementare esiste sotto forma di molecola biatomica,
H2, che a pressione atmosferica e a temperatura ambiente (298 K) è un gas incolore,
inodore, altamente infiammabile. Esso è costituito da una miscela di tre isotopi:
l'idrogeno o prozio ( ) che compone il 99,98% della miscela ed è formato da un
protone e da un elettrone, il deuterio ( ), presente al 0,015%, e il trizio ( ),in minime
tracce, che hanno rispettivamente uno e due neutroni oltre al protone.. La molecola
dell'idrogeno può esistere in due forme, dette orto-idrogeno e para-idrogeno,
caratterizzate dagli spin nucleari dei due atomi, paralleli nel primo caso, antiparalleli nel
secondo e che presentano lievi differenze nelle proprietà fisiche. L'esistenza di queste
due forme pone un inconveniente nella produzione industriale di idrogeno liquido:
quando viene liquefatto, l'idrogeno è generalmente una miscela para:orto circa 25:75;
lasciato a sé, nell'arco di un mese la miscela si arricchisce della forma para, che
diventa il 90%; questa conversione libera calore che fa evaporare gran parte
dell'idrogeno, che viene perso. Per ovviare a ciò, la liquefazione dell'idrogeno viene
condotta in presenza di un catalizzatore a base di ossido di ferro; in questo modo
L’idrogeno
l'idrogeno liquido ottenuto è composto per oltre il 99% dalla forma para.
7
Propr ietà generali
L’elemento idrogeno ha caratteristiche peculiari che ne impediscono l’inserimento in
altri gruppi del sistema periodico e che derivano essenzialmente dalle ridotte
dimensioni atomiche e da una elevata carica effettiva. Si tratta di una molecola molto
stabile: il suo calore di dissociazione è di 104 kcal/mole che corrisponde ad un elevato
valore di attivazione dell’idrogeno molecolare e quindi non reagisce facilmente se non
ad elevate temperature. La reattività è molto maggiore quando si trova allo stato
atomico; alcuni metalli (come per esempio il platino e il palladio) hanno la proprietà di
assorbire idrogeno molecolare favorendone la dissociazione in idrogeno atomico e per
questo vengono utilizzati come catalizzatori nelle reazioni in cui interviene idrogeno.
L'idrogeno forma composti con la maggior parte degli elementi chiamati idruri e può
assumere due numeri di ossidazione: -1 nel caso in cui l’idrogeno si leghi ad un metallo
e +1 quando si lega con elementi non metallici più elettronegativi3. In questo caso
l’elettrone di valenza dell’idrogeno è attirato dall’altro elemento che acquisisce una
parziale carica negativa e lascia l'idrogeno con una parziale carica positiva (H+ o i
drogenione). Infine caratteristica di questo elemento è di dare origine al legame ad
idrogeno. Esso è un’interazione di tipo elettrostatico dipolo-dipolo ed è il non-legame
tra i più forti in natura. Esso controlla i processi di duplicazione di DNA e il piegamento
delle proteine. Schematicamente la formazione di questo legame viene rappresentata
da D—H---A, dove D e A sono due atomi elettronegativi. Generalmente l’atomo di
idrogeno è legato covalentemente a D (donatore), mentre è legato con A (accettore)
con legame a idrogeno. Un esempio di legame ad idrogeno lo troviamo nell’acqua.
Essa è il composto più importante dell’idrogeno e si forma secondo la reazione
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ/mol.
La presenza di forti legami ad idrogeno tra le molecole dell’acqua spiega i suoi punti di
ebollizione e di fusione elevati e giustifica la bassa densità del ghiaccio.
Cenni stor ici
Proprio grazie alla produzione di acqua con la combinazione di idrogeno e ossigeno
che nel 1776 Henry Cavendish riconobbe l’idrogeno come sostanza discreta e nel
1789 Antoine-Laurent Lavoisir gli diede il nome di idrogeno (dal greco ―generatore di
acqua‖). Nel 1920 la canadese Elecrolyser Corporation Limited cominciò a produrre
idrogeno in quantità significative mediante elettrolisi e attorno al 1925 i teschi lo
impiegarono per primi nei trasporti come combustibile per gli Zeppelin, i dirigibili
tedeschi impiegati per il trasporto passeggeri attraverso l’Atlantico. Da allora si
L’idrogeno
3
L'elettronegatività è una misura relativa della capacità di un atomo di attrarre elettroni quando
prende parte ad un legame chimico e nel caso dell’idrogeno è pari a 2,2
8
studiarono motori sperimentali ad idrogeno per automobili, autocarri, locomotive e
perfino sommergibili. Successivamente anche le celle a combustibile vennero utilizzate
come propulsori nei programmi spaziali della NASA.
L’idrogeno
9La produzione dell’idrogeno
Nel mondo vengono prodotti e venduti circa 500 miliardi di Nm3 4 di idrogeno di cui oltre
il 90% derivanti da idrocarburi (Figura 1). Le principali sorgenti di H2 sono:
1. I combustibili fossili (idrocarburi, carbone…)
2. L’acqua acqua
carbone
3. Biomasse 5%
16% gas
naturale
47%
petrolio
32%
Figura 1. Fonti di produzione dell'idrogeno
2.1 Idrogeno dai combustibili fossili
Le tecnologie di produzione di idrogeno a partire dai combustibili fossili sono mature ed
ampiamente diffuse, anche se per una produzione su ampia scala dell'idrogeno come
vettore energetico vanno ancora ottimizzate, da un punto di vista energetico, di impatto
ambientale, ma soprattutto economico.
La produzione dell’idrogeno
Tabella 3. Dati sulla produzione dell'idrogeno da idrocarburi
4
Un normal metro cubo è il volume occupato da un gas alla pressione atmosferica e alla
temperatura di 0°C
102.1.1 Steam Reforming
Oggi, circa la metà dell’idrogeno prodotto deriva dalla reazione del metano con il
vapore (steam). Si preferisce usare CH4 piuttosto che gli idrocarburi pesanti ottenuti dal
cracking5 del petrolio perché sarebbe antieconomico visto che la spesa energetica
sarebbe troppo elevata e perché il metano viene vaporizzato senza lasciare depositi
carboniosi. Generalmente si fa precedere allo steam reforming una fase di
―desolforazione‖, che permette la conversione dello zolfo presente nel combustibile di
partenza in H2S [1]. Da qui il processo si divide in tre fasi:
[2] [3]
[1] [4]
[5]
Figura 2. Impianto di Steam Reforming
1) GENERAZIONE DEI GAS DI SINTESI: il gas passa nel reformer [2], che
consiste in un bruciatore formato da tubi in acciaio contenenti un catalizzatore a
base di nickel. In esso viene immesso il vapore acqueo alla temperatura di circa
800°C alla pressione di 30-35 bar. Le molecole di metano si dividono in
idrogeno e monossido di carbonio secondo la reazione endotermica
CH4 + H2O → CO + 3 H2 -191,7 kJ/mol
dove il secondo termine viene chiamato syngas, una miscela costituita
La produzione dell’idrogeno
essenzialmente da monossido di carbonio e idrogeno. Una delle complicazioni
che si incontrano con questa tecnologia altamente ottimizzata è la formazione
di coke o carbonio:
CH4 → C + 2 H2
Per evitarlo, il vapore si riforma in genere utilizzando un eccesso di H2O.
5
Il cracking è un processo attraverso il quale si ottengono idrocarburi paraffinici leggeri per
rottura delle molecole di idrocarburi paraffinici pesanti
112) REAZIONE DI SHIFT: la miscela contenente CO viene fatta reagire con altro
vapore acqueo alla temperatura di circa 400°C nel primo reattore e a circa
200°C nel secondo [3]
CO + H2O → CO2 + H2 + 40,4 kJ/mol
3) PRESSURE SWING ADSORPTION: Il metodo della PSA [4] viene utilizzato
nell’industria per separare una miscela di gas nei suoi vari componenti, . Il
cuore di questo processo è costituito da un materiale a base di zeolite, un
minerale caratterizzato da una struttura cristallina con un’ampia superficie che
trattiene selettivamente le molecole di gas attraverso il meccanismo
dell’adsorbimento fisico. Questo procedimento permette di ottenere l’idrogeno
puro al 99%. Il gas rimanente, formato per circa il 60% da parti combustibili, è
utilizzato per alimentare il reformer [5]. In alternativa alla PSA, si può eliminare
la CO prodotta convertendola in CH4 tramite un processo di metanizzazione
che assicura un grado di purezza del 98%.
Il rendimento, cioè il rapporto tra il contenuto energetico dell’idrogeno prodotto e quello
del metano di partenza con l’aggiunta dell’energia spesa, è del 65-70% ma raggiunge
75-85% nei grandi impianti. Lo steam reforming del metano è un processo ben
sviluppato ed altamente commercializzato, viene realizzato industrialmente con reattori
di grosse capacità dell’ordine di 100.000 Nm3/h. I costi dello SMR sono notevolmente
inferiori a quelli dell'elettrolisi e competitivi con quelli delle altre tecnologie e il prezzo
finale dell'idrogeno è determinato in gran parte dal costo del gas naturale. Il più grande
svantaggio dello steam reforming è la generazione di CO2 come prodotto di scarto,
nonostante sia controllata e nei limiti del possibile abbattuta, il che di fatto vanifica il
proposito dell’idrogeno di essere una fonte pulita. E' necessario sviluppare soluzioni
economiche ed affidabili, ottimizzando le attuali tecnologie di separazione o
sviluppando tecnologie innovative, ma soprattutto affrontando le problematiche del
trasporto della CO2 del suo confinamento a lungo termine. Uno degli obbiettivi della
ricerca è, infatti, quello di migliorare il tradizionale processo SMR con il
perfezionamento di un nuovo processo denominato Sorption Enhanced Reforming
(SER). Rispetto al tradizionale SMR tale processo implica la produzione di idrogeno a
La produzione dell’idrogeno
temperatura particolarmente bassa e l’abbinamento di un processo di rimozione
selettiva dell’anidride carbonica rilasciata durante la fase di reforming. Il vantaggio
principale del SER quindi, consiste nell’ottenere direttamente dei flussi separati,
estremamente puri, sia di idrogeno che di CO2 senza ricorrere a costosi sistemi di
purificazione. Inoltre il SER permette di minimizzare le reazioni secondarie
indesiderate, come ad esempio quella di carbonizzazione, e di ridurre la quantità di
12vapore utilizzato con conseguente risparmio energetico. Anche il tradizionale processo
di cracking dei combustibili fossili sta subendo delle notevoli innovazioni. Le nuove
tecnologie di decomposizione termo-catalitica degli idrocarburi, in assenza di aria o
ossigeno, eviteranno di sostenere costi per la purificazione dell’idrogeno prodotto
tramite l’eliminazione della produzione degli ossidi di carbonio. Ciò avverrà tramite
l’identificazione e la modificazione di opportuni catalizzatori a base di carbonio e la
successiva ottimizzazione del processo di produzione tramite l’impiego di combustibili
liquidi o gassosi.
2.1.2 Ossidazione parziale di idrocarburi (POX)
Mediante l’ossidazione parziale non catalitica è possibile ricavare idrogeno anche da
idrocarburi pesanti come la nafta, facendoli reagire con ossigeno o aria. Il processo
avviene ad una temperatura tra 1300-1500°C e le reazioni che lo regolano sono
ossidazione parziale: CxHy + x½O2 → xCO + y½H ΔH0
Strutturalmente il POX è molto simile ad un reformer: il calore necessario alla reazione
è fornito dalla combustione del carburante in ingresso senza l’apporto di combustibile
esterno o catalizzatori. L'efficienza complessiva del processo (50%) è minore di quella
ottenuta dalla tecnologia SMR (65%-75%) ed è necessario ossigeno puro. L’ossigeno
utilizzato nella reazione, infatti, è quello contenuto nell’atmosfera per cui mescolato con
una grande quantità di azoto e con l’ossidazione parziale si ottiene un flusso di
idrogeno impuro fortemente contaminato dall’azoto. I reformer per l'ossidazione
parziale utilizzano in genere solo combustibili liquidi anche se funziona anche con il
carbone finemente triturato e miscelato con acqua. Attualmente solo due compagnie,
la Texaco e la Shell, hanno la disponibilità, a livello commerciale, di queste tecnologie
di conversione. I vantaggi del POX sono legati alla maggiore flessibilità nella carica
alimentabile all’impianto, che può essere costituita anche da idrocarburi di basso costo.
Nonostante ciò i costi per la produzione di idrogeno tramite combustibili pesanti sono
La produzione dell’idrogeno
sensibilmente più alti, per stesse quantità di materia impiegata, di quelli relativo
all'utilizzo di gas di cokeria. Questo è dovuto alla necessità di sostenere il trattamento
e la rimozione delle impurità derivanti dal processo. Anche se i costi di questa
tecnologia non sono particolarmente elevati rispetto a quelli degli altri processi, bisogna
anche considerare i costi aggiuntivi per l'eventuale pulizia degli impianti, con
conseguente aumento del prezzo finale dell'idrogeno.
132.1.3 Reforming Autotermico (ATR)
I reattori di reforming autotermico combinano Combina gli aspetti migliori dello steam
reformer e dell’ossidazione parziale facendo in modo che l'energia messa a
disposizione dalla reazione di ossidazione parziale alimenti la reazione di reforming
con vapore. Nel reattore ci sono tre zone: una turbolenta di combustione dove avviene
Feedstack l'ossidazione parziale del CH4 la
quale fornisce il calore per la
reazione di steam reforming,
Ossigeno una zona termica dove
avvengono varie trasformazioni
Zona di combustione
in fase omogenea gassosa,
CH4 + 3/2 O2 → CO + 2 H2O
una catalitica dove avvengono
reazioni catalitiche eterogenee.
Catalizzatore
CH4 + H2O → CO + 3H2
Nella zona catalitica
CO + H2O → CO2 + H2 avvengono la reazione di shift
del gas d'acqua e la reazione
di reforming con vapore. A
Gas valle sono sempre richieste le
Di sintesi
sezioni di depurazione per
l’arricchimento dell’idrogeno.
Figura 3. Impianto di Reforming Autotermico
Poiché il processo non richiede energia termica dall’esterno, il reformer risulta
compatto ed economico, sia sui costi che sui rendimenti. L'aver recuperato tutto il
calore messo a disposizione dalla reazione di POX per la reazione SMR consente di
innalzare le efficienze di conversione. I reformer di questi tipo sono in grado di
processare benzina, olio per diesel e gas naturale.
2.1.4 Gassificazione del carbone
Consiste nella ossidazione parziale del carbone (composto da carbonio, idrocarburi
La produzione dell’idrogeno
pesanti, cenere ed altri elementi), precedentemente ridotto in polvere e trasformato in
combustibile gassoso, secondo la reazione
C + H2O → CO + H2
14Il calore necessario all’ossidazione parziale viene fornito miscelando al vapore acqueo
una frazione di ossigeno in modo che avvenga contestualmente anche la reazione
esotermica
C + O2 → CO2
L'ossido di carbonio prodotto nel primo stadio viene successivamente trattato con altro
vapore acqueo a 400-500°C su catalizzatore a base di ossidi di ferro e di cromo:
CO + H2O → CO2 + H2
La miscela gassosa ottenuta viene quindi purificata per distillazione frazionata.
Per la riuscita del processo è necessario controllare la temperatura e il tempo di
Figura 4. Processo di gassificazione integrato con impianti a ciclo combinato
permanenza all’interno del gassificatore. Se ai vapori delle diverse sostanze che
contengono il carbone non viene dato il tempo sufficiente di reagire con l’acqua,
La produzione dell’idrogeno
aumenta la probabilità di formazione di condense aggressive, catrame e residui. La
temperatura, e quindi la composizione del gas prodotto, dipendono dalla quantità
dell'agente ossidante e del vapore, nonché dal tipo di reattore utilizzato nell'impianto di
gassificazione. Numerosi metodi sono possibili per la gassificazione del carbone e
possono essere raggruppati nelle seguenti tre principali categorie, a seconda della
geometria del gassificatore utilizzato.
15Le tre tipologie sono:
1) ENTRAINED FLOW ( Letto trascinato ): In questo tipo di gassificatore, che ad
oggi è quello più comunemente utilizzato, le particelle di carbone polverizzato
ed il flusso di gas si muovono nello stesso senso e ad alta velocità , alla
temperatura di circa 1250 °C. Questo garantisce una maggiore produttività,
però l'efficienza termica è alquanto inferiore e il gas deve essere raffreddato
prima di essere sottoposto a pulizia. A causa del basso tempo di residenza
all’interno del reattore, la carica, per assicurare un adeguato rapporto di
conversione del carbonio, deve essere finemente polverizzata. Questo metodo,
infatti, consente di eliminare i prodotti devolatilizzati dal flusso di gas e dagli
idrocarburi liquidi e ottenere un prodotto composto quasi interamente da
idrogeno, monossido di carbonio e biossido di carbonio, però la quantità di
ossigeno necessaria è superiore rispetto agli altri tipi di gassificatore.
2) FLUIDISED BED ( Letto fluido ): operano a temperature di 950-1040°C e
vengono alimentati dall'alto con polverino di carbone mentre dal basso giunge
una corrente di aria e vapore per cui alcune particelle di carbone sono sospese
nel flusso di gas mentre altre tornano indietro, nella parte più densa del letto, e
subiscono la gassificazione. La produttività e la qualità del gas in uscita è
inferiore rispetto ai gassificatori a letto trascinato e sono maggiormente utili nel
caso in cui il combustibile adoperato tenda a formare ceneri altamente
corrosive che potrebbero danneggiare le pareti del reattore.
3) MOVING BED ( Letto mobile ): nei reattori di questo tipo, il flusso di gas risale
lentamente attraverso il letto di carbone che costituisce la carica. In genere a
basse temperature (425-650 °C), si produce un gas contenente prodotti come
metano, etano ed idrocarburi come nafta, catrame e oli. La caratteristica più
importante richiesta ad un reattore moving bed è la alta permeabilità del letto,
per evitare cadute di pressione ed il fenomeno del channeling6, i quali possono
provocare una instabilità del profilo di temperatura e di composizione del gas
prodotto, nonché aumentare il rischio di violente esplosioni all’interno del
reattore stesso.
La produzione dell’idrogeno
6
incanalamento delle sostanze reagenti attraverso il materiale costituente il letto del
gassificatore in maniera inerte, cioè senza che vi siano reazioni durante questo passaggio.
16H2 25-30 Le efficienze energetiche stimate per la gassificazione del
CO 30-60 carbone sono dell'ordine del 45-60%. Le emissioni di CO2
CO2 5-15 associate al processo sono rilevanti e, sono dell'ordine di
H2O 2-30 27-36 kg CO2/kg H2. I gassificatori producono infatti delle
CH4 0-5 sostanze inquinanti (principalmente ceneri, ossidi di zolfo
H2S 0.2-1
e ossidi di azoto) che devono essere eliminate prima che
COS 0-0.1
entrino a far parte del gas prodotto. Esistono due tipi di
N2 0.5-4
sistemi per la separazione delle impurità: sistemi a caldo
Ar 0.2-1
NH3 + HCN 0-0.3
e sistemi a freddo. La tecnologia di separazione a freddo
Ceneri/residui è sfruttata commercialmente e sperimentata da diversi
Tabella 4. Prodotti della anni mentre i sistemi a caldo sono ancora in fase di
gassificazione (%vol)
sviluppo. Nonostante la percentuale di idrogeno nel gas
ottenuto non sia molto elevata, attraverso la gassificazione del carbone si produce
circa il 18% dell'idrogeno mondiale. La produzione di idrogeno mediante gassificazione
del carbone è una tecnologia che trova numerose applicazioni commerciali, ma è
competitiva con la tecnologia Steam Reforming solo dove il costo del gas naturale è
molto elevato e c’è una notevole disponibilità di carbone.
2.1.5 Processo Kvaerner e Termocracking
Fin dagli anni Ottanta, la Kvaerner Engeneering S.A. norvegese sta sviluppando il
cosiddetto processo PLAM. Gli idrocarburi vengono separati in una torcia al plasma a
circa 1.600 °C nei loro costituenti, cioè carbonio puro (carbone attivo) e idrogeno e
ottenendo come prodotto secondario vapore ad alta temperatura.
CH4 → C + 2H2
Considerando tutti i prodotti potenzialmente utilizzabili, l’impianto ha un rendimento di
quasi il 100%. Il 48% dell’energia trasformata è contenuto nell’idrogeno, circa il 10%
nel vapore e il 40% nel carbone attivo. Il processo, che non causa gravi emissioni,
richiede, oltre all’energia primaria (petrolio, gas naturale), solo energia elettrica e acqua
per il raffreddamento. Un processo sostanzialmente simile è il termocracking, con la
differenza che la rottura dell’idrocarburo avviene per effetto dell’alta temperatura in un
La produzione dell’idrogeno
ambiente privo di aria o acqua. Il calore è generato dalla combustione di metano, ma
potrebbe essere fornito anche dalla combustione dell’idrogeno, eliminando così le
emissioni di CO2. La difficoltà principale riguarda la scelta di catalizzatori adatti che
non si avvelenino con i depositi di carbonio. L'efficienza è pari al 70% del processo di
steam reforming, ma i costi di produzione non sono troppo diversi; se però si considera
la possibilità di rivendere il carbonio il processo risulta la soluzione più conveniente.
172.2 Idrogeno dall’acqua
2.2.1 Elettrolisi
Il processo
L'idrogeno può essere prodotto dall'acqua scindendo la stessa nei suoi componenti
(idrogeno e ossigeno), attraverso diversi processi, tra i quali quello più consolidato è
l'elettrolisi. Con il termine elettrolisi si indicano le reazioni chimiche non spontanee di
ossidoriduzione causate dal passaggio della corrente elettrica tra due elettrodi immersi
in una soluzione acquosa. Il processo dell’elettrolisi fu applicato per la prima volta da
Sir William Grove, nell’anno 1839. Sebbene sia poco conveniente economicamente,
esso consente di ottenere idrogeno e ossigeno praticamente puri con il solo apporto di
energia elettrica. Il dispositivo di base con cui si può separare la molecola d’acqua nei
suoi costituenti è la della
elettrolitica. Essa è costituita
da due elettrodi di un
metallo inerte, uno positivo
ed uno negativo, collegati
elettricamente e immersi in
un liquido conduttore di
corrente, o elettrolita, che
Figura 5. Cella elettrolitica consiste solitamente in una
soluzione acquosa di sali,
acidi o basi, contenuto in una vasca metallica. Un diaframma microporoso in grado di
far passare ioni divide l’interno della vasca in due compartimenti. La corrente entra
nella cella elettrolitica tramite il catodo, attraversa l'acqua e va via attraverso l'anodo;
sotto l’azione del campo elettrico generato dagli elettrodi, l’idrogeno e l’ossigeno della
molecola d’acqua si separano chimicamente e diventano gli ioni OH- e H3O+, che si
muovono ordinatamente in direzioni diverse: quelli di carica positiva si dirigono verso il
catodo e una volta giunti a contatto con esso, i cationi acquistano elettroni in una
La produzione dell’idrogeno
reazione di riduzione che porta alla formazione di idrogeno gassoso:
2H2O + 2e- → H2 + 2 OH-
quelli di carica negativa raggiungono l’anodo e gli cedono elettroni:
2OH- → ½ O2 + H2O + 2e-
18La reazione complessiva risulta essere:
2H2O → 2 H2 + O2
L’idrogeno si accumula quindi dalla parte del catodo e l’ossigeno da quella dell’anodo.
Si vede che nell’elettrolisi l’anodo è l’elettrodo positivo e il catodo è l’elettrodo negativo,
cioè l’inverso di quello che avviene nelle pile; si può dire quindi che la cella elettrolitica
presenti una polarità opposta rispetto alla pila, a dimostrazione della non-spontaneità
del processo.
Attualmente tale processo produttivo copre un mercato di nicchia (circa il 5% della
produzione mondiale) per soddisfare fabbisogni di H2 ad elevata purezza, adatto all'uso
nelle fuel cell. L'idrogeno ottenuto, quindi, non necessita di processi di purificazione a
posteriori costosi e può essere prodotto nello stesso luogo di utilizzo e su domanda,
evitando i costi di magazzinaggio e di trasporto. D’altra parte il costo per la produzione
dell'idrogeno dall'elettrolisi è il più alto rispetto a qualsiasi altra tecnologia. L’80% circa
del costo dell’idrogeno è imputabile al costo dell’elettricità e l’uso di energia elettrica
generata da combustibili fossili per la produzione di idrogeno porta ad un costo da tre a
cinque volte maggiore rispetto all’idrogeno prodotto direttamente dai combustibili fossili
con lo svantaggio di non sottrarsi alle emissioni inquinanti.
Elettrolisi ad alta temperatura (HTE)
La ricerca applicata è impegnata ad ottimizzare l’elettrolisi in modo da migliorarne il
rendimento e contenere la spesa energetica per sostenerla. una possibilità è quella di
far avvenire il processo ad elevate temperature (900-1000°C) perché accelerano le
reazioni, riducono le perdite d’energia dovute alla polarizzazione degli elettrodi ed
accrescono l’efficienza complessiva del sistema. Questa tecnologia offre l’opportunità
di ridurre il consumo di elettricità al 35% di quella utilizzata dagli attuali elettrolizzatori
in commercio anche se richiede sia una fonte di calore ad alta temperatura che
l’utilizzo di materiali e tecniche di fabbricazione costosi
La produzione dell’idrogeno
19Elettrolisi da font i rinnovabili
Per ridurre a zero l’impatto ambientale del processo di produzione dell’idrogeno si può
pensare di utilizzare l’energia elettrica generata dalle fonti rinnovabili. Questa è la
direzione verso la quale si stanno orientando gli sforzi degli scienziati, delle industrie e
delle amministrazioni di tutto il mondo. Per piccoli impianti è possibile realizzare un
ciclo completamente rinnovabile ed ecologico utilizzando processi ed apparecchiature
già sviluppati e disponibili commercialmente. Lo schema di un sistema di questo tipo è
mostrato nella Figura 5.
Figura 6. Schema rappresentativo di una centrale energetica ad idrogeno
Il generatore è presente nel caso in cui la fonte rinnovabile sia quella eolica o
idroelettrica o solare termoelettrica, ma non se è la fotovoltaica. Poiché l’elettrolizzatore
richiede energia elettrica in corrente continua, il convertitore elettronico di corrente è di
tipo AC/DC (alternata/continua) se la fonte è eolica o idroelettrica o solare
termoelettrica, e DC/DC (continua/continua) se la fonte è fotovoltaica; in questo caso
tale elemento impiantistico serve ad ottimizzare il flusso di energia adeguando in
funzione dell’insolazione il livello di tensione del sistema fotovoltaico ai valori richiesti
dall’elettrolizzatore. L’energia solare o eolica viene convertita in elettricità in tempo
La produzione dell’idrogeno
reale ed, in parte, inviata direttamente ai morsetti della centrale per alimentare il carico.
La parte eccedente le esigenze del carico viene convogliata ad un elettrolizzatore,
trasformata in idrogeno ed immagazzinata in un dispositivo di accumulo. Nei momenti
di scarsità o di assenza di sole o di vento l’idrogeno prelevato dal serbatoio viene
trasformato nuovamente in energia elettrica tramite una cella a combustibile che
fornisce l’alimentazione integrativa al carico. Il motogeneratore, sempre alimentato a
idrogeno, garantisce l’alimentazione in caso di guasto del sistema. Per fronteggiare la
20variazione istantanea e giornaliera della sorgente rinnovabile è necessario fermare la
produzione oppure inserire in parallelo all’elettrolizzatore e all’impianto fotovoltaico una
batteria di tipo tradizionale, in grado di compensare le fluttuazioni di energia, con
aggravio dei costi ed aumento della complessità del sistema, realizzando così un
sistema ibrido.
Dato che non tutta l’energia da fonti rinnovabili è sfruttabile mentre viene prodotta,
l’obiettivo sarebbe quello di convertire la corrente elettrica in eccesso nei momenti di
minore utilizzo in idrogeno; in assenza della risorsa naturale, l’idrogeno alimenta un
sistema stazionario di produzione dell’elettricità a fuel cell.
2.2.2 Decomposizione termochimica dell’acqua
Nella decomposizione termochimica, detta termolisi, si utilizza solo energia termica per
scindere la molecola di acqua, passando attraverso una serie di reazioni nelle quali si
formano specie chimiche intermedie. Una molecola di acqua può essere scissa
direttamente usando calore a temperature superiori ai 2500 °C, ma sia i materiali in
grado di resistere a queste temperature che le sorgenti di calore non sono attualmente
disponibili. Si possono realizzare invece delle reazioni chimiche a più passi successivi,
utilizzando dei reagenti ausiliari che vengono consumati e rigenerati nel corso di tali
processi che, per questo motivo, prendono il nome di cicli termochimici. La
decomposizione termochimica a più stadi dell’acqua generalmente coinvolge almeno
tre passi: la produzione di ossigeno, la produzione di idrogeno e la rigenerazione del
materiale. Il ciclo termochimico più approfondito è lo zolfo-iodio (S-I). La prima reazione
che avviene, serve ad ottenere dall’aggiunta di iodio due acidi in forma liquida, nelle
altre due reazioni si producono idrogeno e ossigeno e si rinnovano i reagenti:
2H2O + SO2 + xI2 → H2SO4 + 2HIx
H2SO4 → H2O + SO2 + ½O2
2HIx → xI2 + H2
Usando tre passi invece di uno solo, la temperatura per la decomposizione dell’acqua
La produzione dell’idrogeno
può essere ridotta fino a circa 700 °C, che è un valore comunemente raggiungibile
nelle attuali applicazioni industriali. È necessario porre particolare attenzione alla
messa a punto del ciclo e ai materiali da utilizzare, poiché sono sottoposti a
sollecitazioni termochimiche. Il principale vantaggio rispetto all’elettrolisi è che vengono
evitati gli elevati costi dell’energia elettrica necessaria per quel processo.
212.3 Idrogeno dalle biomasse
Le biomasse comprendono vari materiali di origine biologica, scarti delle attività
agricole riutilizzati in apposite centrali termiche per produrre energia elettrica. Si tratta
generalmente di scarti dell'agricoltura, dell'allevamento e dell'industria.
legname da ardere
residui agricoli e forestali
scarti dell'industria agroalimentare
reflui degli allevamenti
rifiuti urbani
specie vegetali coltivate per lo scopo
Trarre energia dalle biomasse consente di eliminare rifiuti prodotti dalle attività umane,
produrre energia elettrica e ridurre la dipendenza dalle fonti di natura fossile come il
petrolio. Nonostante il contenuto di idrogeno nella risorsa iniziale sia modesto ,attorno
al 6 %), come pure il suo contenuto energetico e il quantitativo di idrogeno che può
essere prodotto in peso dalla biomassa, l’efficienza di conversione energetica è
piuttosto elevata e le risorse sono economiche e sempre disponibili. Dalle biomasse è
possibile ricavare diversi gas tra cui idrogeno e metanolo. Le modalità di conversione
della biomassa per l’impiego a fini energetici sono principalmente due: la
gassificazione e la pirolisi.
2.3.1 Gassificazione dalle biomasse
Il processo di gassificazione, come abbiamo già visto per il carbone, consiste nella
trasformazione di un combustibile solido o liquido in combustibile gassoso tramite la
reazione parziale con l’ossigeno effettuata con l’apporto di calore necessario allo
svolgimento del processo endotermico. La filiera di produzione di idrogeno da
biomassa solida è dunque fondata sulle seguenti fasi principali:
1. pre-trattamento della biomassa,
2. gassificazione (syngas),
La produzione dell’idrogeno
3. gas-cleaning,
4. reforming, water-shift per ottenere il rapporto H2:CO desiderato,
5. produzione di idrogeno (od eventualmente sintesi di metanolo)
6. purificazione
22Il processo prevede un pre-trattamento di
essicazione, che porta ad una disidratazione del
materiale. Prima della gassificazione di
biomassa, questa deve essere trasformata, in un
processo termico, in coke, condensato e gas di
vario tipo. Questo processo è detto scissione
termica o pirolisi e ha il compito di rompere i
legami chimici delle biomasse solide, ma
l'assenza di ossigeno ne impedisce la
combustione. Una piccola parte di biomassa
resta sul fondo sotto forma di cenere finissima,
mentre una notevole quantità si trasforma in una
miscela di gas combustibili, la cui energia deriva
Figura 7. Impianto di gassificazione
da idrogeno, metano e CO. A questo punto i gas
possono essere utilizzati per la produzione di calore in normali boiler o per alimentare
direttamente motori alternativi o turbine a gas oppure possono proseguire la
produzione di biocombustibili, trasformando il gas di gasogeno in idrogeno oppure
alcool metilico o metanolo. La fase di gas cleaning è necessaria per rimuovere dal gas
i residui bituminosi (tar), le polveri ed i composti alcalini ed alogenati che possono
―avvelenare‖ i catalizzatori a valle o corrodere i materiali della turbina. Nella seconda
fase il monossido di carbonio viene trasformato con acqua in idrogeno e biossido di
carbonio. In seguito, in un impianto di assorbimento a pressione variabile, dalla miscela
gassosa vengono separati l’idrogeno puro e i gas residui.
metano
biossido di 5%
carbonio
10%
azoto
45%
monossido
di
La produzione dell’idrogeno
carbonio
20% idrogeno
20%
Figura 8. Composizione miscela ottenuta con
gassificazione a vapore acqueo
232.3.2 Pirolisi
Con tale processo non viene prodotto direttamente idrogeno ma un bio-olio, dal quale
successivamente si provvederà all’estrazione dell’idrogeno tramite un normale
reforming. Tramite questo processo le biomasse vengono decomposte termicamente
ad alte temperature (400-450 °C), in atmosfera inerte. Ciò determina la formazione di
una frazione gassosa (CO, CO2, H2 e vapore),di una frazione liquida(composti organici
a basso peso molecolare) e di una frazione solida (residui a più alto peso molecolare le
cui proporzioni che dipendono dai metodi di pirolisi (pirolisi veloce, lenta,
convenzionale) e dai parametri di reazione.
Questo sistema ha numerosi vantaggi rispetto alla tradizionale tecnologia di
gassificazione delle biomasse:
1. Il bio-olio può essere trasportato più facilmente delle biomasse e quindi la
pirolisi ed il reforming possono essere realizzati in luoghi diversi, con eventuale
riduzione dei costi.
2. Notevole potenziale derivante dal recupero dei materiali derivati.
3. Gli oli vegetali hanno un potenziale per la produzione di idrogeno, maggiore
delle sostanze che contengono cellulosa o lignina
Vi sono tuttavia della problematiche da affrontare: il costo del bio-olio è ancora
notevolmente alto e probabilmente gli oli necessari saranno acquistati su di uno
specifico mercato previsto per il futuro. Quindi, solo un processo integrato, che preveda
il riutilizzo delle sostanze derivate dalle biomasse, può consentire una alternativa
economicamente valida. Uno dei maggiori problemi legati alla produzione di energia
basata sui prodotti della pirolisi è la qualità dei medesimi. Spesso, infatti, il livello di
qualità non risulta essere sufficientemente adeguato per le applicazioni con turbine a
gas e motori diesel. Le tecniche per la separazione e la purificazione dell'idrogeno
tramite delle membrane selettive o processi catalitici, devono essere migliorate. Una
delle principali priorità della ricerca è un concetto avanzato di gassificazione catalitica
che consenta di ottenere risultati quando il gassificatore agisce continuamente mentre
La produzione dell’idrogeno
altri settori della ricerca si stanno occupando della messa a punto di un nuovo sistema
di gassificazione. Esso, agendo ad elevate temperature e con particolari catalizzatori al
carbonio, consente la produzione di idrogeno da materiali con un alto contenuto di
umidità. Questo nuovo processo di gassificazione invece, eliminando il ricorso a
strumenti di essiccazione non pone particolari limiti al tipo di biomassa da impiegare.
Inoltre, ottenendo il reforming completo delle biomasse impiegate dal processo non si
hanno residui di combustione.
242.4 Metodi alternativi di produzione dell’idrogeno
2.4.1 Processi fotobiologici
I processi di produzione fotobiologici riguardano la generazione dell'idrogeno da
sistemi biologici, che usano generalmente la luce solare. In particolare, l’idrogeno per
via biologica può essere prodotto:
a) per biofotolisi dell’acqua, tramite l’impiego di cianobatteri e microalghe,
b) per fotodegradazione di composti organici a basso peso molecolare, tramite
l’impiego di batteri fotosintetici anossigenici7,
c) per fermentazione di substrati organici, tramite l’impiego di batteri eterotrofi
anaerobi,
d) tramite sistemi misti, che utilizzano una prima fase di fermentazione,
condotta da batteri eterotrofi anaerobi, ed una fase successiva con batteri
fotosintetici anossigenici, che utilizzano gli acidi prodotti nella fase
precedente.
Questi microrganismi, soprattutto alghe e batteri, sono in grado, nelle opportune
condizioni, di sfruttare una via metabolica anaerobica8 che porta alla produzione di
idrogeno a partire da fonti diverse, grazie all'azione catalizzatrice dell’energia solare e
di enzimi che contengono ferro o nichel, chiamati idrogenasi. La ricerca sta
analizzando i meccanismi dettagliati di questi sistemi biologici e sono stati compiuti
molti sforzi nella ricerca scientifica al fine di modificare geneticamente le idrogenasi
batteriche per sintetizzare H2 gassoso in maniera efficiente anche in presenza di
ossigeno, che rallenta l’azione di quasi tutti gli enzimi, ma il livello di efficienza di
conversione in energia è basso, circa il 5% e rende l'applicabilità su larga scala
economicamente sfavorevole. C'è, inoltre, il problema del mantenimento in vita dei
sistemi produttivi per periodi prolungati che consentano di ottenere maggiore stabilità di
produzione. Esistono numerose attività di ricerca che hanno lo scopo di adeguare i
sistemi di produzione fotobiologica a tali difficoltà. A breve termine si prevede
l’identificazione di batteri e sviluppo di un sistema che possa produrre idrogeno puro a
La produzione dell’idrogeno
temperatura e pressione ambiente, nell'oscurità. Un altro obbiettivo della ricerca è
quello di superare l'intolleranza di tali sistemi all'ossigeno tramite l'individuazione di
batteri i cui enzimi non presentino questo inconveniente.
7
Batteri che utilizzano per la fotosintesi tiosolfato,ac.solfidrico,H2,in cui non c'è liberazione di
ossigeno
8
Che non richiede la presenza di ossigeno
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